CN109942912A - 一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法，涉及新材料技术领域，由以下成分制成：天然橡胶、聚丁二烯橡胶、稀土改性聚苯胺、碳酸钙、滑石粉、二硫化钼、防老剂、癸二酸二辛酯、炭黑、硫化剂、促进剂；本发明制备的汽车轮胎具有更低的压缩疲劳温升，压缩疲劳温升越小轮胎的生热越低，从而能够有效的抑制轮胎胎面温度过快升高，本发明通过添加稀土改性聚苯胺与其它各组分之间的协同作用，能够有效的降低轮胎材料的压缩疲劳温升，从而提高轮胎的使用寿命，稀土改性聚苯胺在橡胶材料中能够均匀分散在材料内部，通过与橡胶大分子链相连接，形成稳固的网状结构，极大的提高了轮胎材料的力学性能。
Description
技术领域
本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法。
背景技术
随着汽车工业和交通运输业的高速发展、公路建设特别是高速公路的迅猛发展，迫切需要各种高性能轮胎。其中，橡胶是制造轮胎的主体材料，占轮胎质量的45％～50％。实际上，轮胎是一个用橡胶把纤维、金属完全固定粘合在一起的复合体。目前，轮胎的生产总值已占到橡胶工业的一半以上，位居各种橡胶制品之首，因此对橡胶的需求越来越大；但是现有的技术中，制备的汽车轮胎材料的压缩疲劳温升较高，导致汽车轮胎生热较高，长此以往在高温下，导致汽车轮胎各方面性能大幅度降低，寿命缩短。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法，按重量份计由以下成分制成：天然橡胶58-62份、聚丁二烯橡胶25-28份、稀土改性聚苯胺18-21份、碳酸钙6-9份、滑石粉3-5份、二硫化钼2.2-2.5份、防老剂1-2份、癸二酸二辛酯1.4-4.6份、炭黑22-25份、硫化剂3-6份、促进剂2-4份；
所述稀土改性聚苯胺制备方法包括以下步骤：
（1）向硅藻土中添加其质量0.12%的稀土，然后进行研磨1h，得到稀土掺杂硅藻土；
（2）将有机硅烷偶联剂溶液对上述的稀土掺杂硅藻土进行浸渍处理，其中，有机硅烷偶联剂溶液质量浓度为8.5%，得到预处理稀土掺杂硅藻土；
（3）将上述得到的预处理稀土掺杂硅藻土放入管式炉中，在惰性气体氖气气氛下，在温度为1425℃下炭化处理1.8小时，得到掺杂改性硅藻土；
（4）将苯胺单体添加到磷酸溶液中，得到苯胺单体酸溶液，将引发剂与掺杂改性硅藻土混合后，再添加到另一份磷酸溶液中，得到引发剂分散液，将苯胺单体酸溶液加热至55℃，保温10min，将引发剂分散液加热至40℃，保温10min，将引发剂分散液缓慢的添加到苯胺单体酸溶液中，反应5小时，反应完毕后，将反应产物进行过滤、洗涤，干燥，即得稀土改性聚苯胺；所述苯胺单体酸溶液与引发剂分散液中磷酸溶液的质量相同，磷酸溶液质量分数均为5%，苯胺单体与引发剂摩尔比为3:1，引发剂与掺杂改性硅藻土质量比为1:10。
进一步的，所述防老剂为防老剂RD。
进一步的，所述促进剂为促进剂NS。
进一步的，所述硫化剂为硫磺。
进一步的，所述引发剂为过硫酸钾。
进一步的，所述稀土为氯化镧。
进一步的，所述硅藻土为纳米硅藻土，粒度为100nm。
0℃Tanδ值越高轮胎的抗湿滑性能越好，本发明轮胎材料0℃Tanδ范围为0.38-0.39，天然橡胶材料0℃Tanδ仅仅只有0.20左右，由此可见，本发明制备的汽车轮胎材料具有优异的抗湿滑性能。
有益效果：本发明制备的汽车轮胎材料具有优异的耐磨性能，本发明通过添加稀土改性聚苯胺能够均匀分散在材料内部，通过与橡胶大分子链相连接，形成稳固的网状结构，协同二硫化钼和碳酸钙的作用，使得轮胎材料表面更加致密化，轮胎表面硬度得到明显的提高，耐磨性增强；本发明制备的汽车轮胎具有更低的压缩疲劳温升，压缩疲劳温升越小轮胎的生热越低，从而能够有效的抑制轮胎胎面温度过快升高，本发明通过添加稀土改性聚苯胺与其它各组分之间的协同作用，能够有效的降低轮胎材料的压缩疲劳温升，从而提高轮胎的使用寿命，稀土改性聚苯胺在橡胶材料中能够均匀分散在材料内部，通过与橡胶大分子链相连接，形成稳固的网状结构，极大的提高了轮胎材料的力学性能，并且，通过稀土改性聚苯胺在轮胎内部形成的连续的散热通道，能够使得轮胎升温速率能够明显的降低，导热系数明显增加，从而有效的保障了轮胎的使用寿命。
具体实施方式
实施例1
一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法，按重量份计由以下成分制成：天然橡胶58份、聚丁二烯橡胶25份、稀土改性聚苯胺18份、碳酸钙6份、滑石粉3份、二硫化钼2.2份、防老剂1份、癸二酸二辛酯1.4份、炭黑22份、硫化剂3份、促进剂2份；
所述稀土改性聚苯胺制备方法包括以下步骤：
（1）向硅藻土中添加其质量0.12%的稀土，然后进行研磨1h，得到稀土掺杂硅藻土；
（2）将有机硅烷偶联剂溶液对上述的稀土掺杂硅藻土进行浸渍处理，其中，有机硅烷偶联剂溶液质量浓度为8.5%，得到预处理稀土掺杂硅藻土；
（3）将上述得到的预处理稀土掺杂硅藻土放入管式炉中，在惰性气体氖气气氛下，在温度为1425℃下炭化处理1.8小时，得到掺杂改性硅藻土；
（4）将苯胺单体添加到磷酸溶液中，得到苯胺单体酸溶液，将引发剂与掺杂改性硅藻土混合后，再添加到另一份磷酸溶液中，得到引发剂分散液，将苯胺单体酸溶液加热至55℃，保温10min，将引发剂分散液加热至40℃，保温10min，将引发剂分散液缓慢的添加到苯胺单体酸溶液中，反应5小时，反应完毕后，将反应产物进行过滤、洗涤，干燥，即得稀土改性聚苯胺；所述苯胺单体酸溶液与引发剂分散液中磷酸溶液的质量相同，磷酸溶液质量分数均为5%，苯胺单体与引发剂摩尔比为3:1，引发剂与掺杂改性硅藻土质量比为1:10。
进一步的，所述防老剂为防老剂RD。
进一步的，所述促进剂为促进剂NS。
进一步的，所述硫化剂为硫磺。
进一步的，所述引发剂为过硫酸钾。
进一步的，所述稀土为氯化镧。
进一步的，所述硅藻土为纳米硅藻土，粒度为100nm。
实施例2
一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法，按重量份计由以下成分制成：天然橡胶62份、聚丁二烯橡胶28份、稀土改性聚苯胺21份、碳酸钙9份、滑石粉5份、二硫化钼2.5份、防老剂2份、癸二酸二辛酯4.6份、炭黑25份、硫化剂6份、促进剂4份；
所述稀土改性聚苯胺制备方法包括以下步骤：
（1）向硅藻土中添加其质量0.12%的稀土，然后进行研磨1h，得到稀土掺杂硅藻土；
（2）将有机硅烷偶联剂溶液对上述的稀土掺杂硅藻土进行浸渍处理，其中，有机硅烷偶联剂溶液质量浓度为8.5%，得到预处理稀土掺杂硅藻土；
（3）将上述得到的预处理稀土掺杂硅藻土放入管式炉中，在惰性气体氖气气氛下，在温度为1425℃下炭化处理1.8小时，得到掺杂改性硅藻土；
（4）将苯胺单体添加到磷酸溶液中，得到苯胺单体酸溶液，将引发剂与掺杂改性硅藻土混合后，再添加到另一份磷酸溶液中，得到引发剂分散液，将苯胺单体酸溶液加热至55℃，保温10min，将引发剂分散液加热至40℃，保温10min，将引发剂分散液缓慢的添加到苯胺单体酸溶液中，反应5小时，反应完毕后，将反应产物进行过滤、洗涤，干燥，即得稀土改性聚苯胺；所述苯胺单体酸溶液与引发剂分散液中磷酸溶液的质量相同，磷酸溶液质量分数均为5%，苯胺单体与引发剂摩尔比为3:1，引发剂与掺杂改性硅藻土质量比为1:10。
进一步的，所述防老剂为防老剂RD。
进一步的，所述促进剂为促进剂NS。
进一步的，所述硫化剂为硫磺。
进一步的，所述引发剂为过硫酸钾。
进一步的，所述稀土为氯化镧。
进一步的，所述硅藻土为纳米硅藻土，粒度为100nm。
实施例3
一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法，按重量份计由以下成分制成：天然橡胶60份、聚丁二烯橡胶26份、稀土改性聚苯胺20份、碳酸钙8份、滑石粉4份、二硫化钼2.3份、防老剂1.2份、癸二酸二辛酯2.6份、炭黑23份、硫化剂5份、促进剂3份；
所述稀土改性聚苯胺制备方法包括以下步骤：
（1）向硅藻土中添加其质量0.12%的稀土，然后进行研磨1h，得到稀土掺杂硅藻土；
（2）将有机硅烷偶联剂溶液对上述的稀土掺杂硅藻土进行浸渍处理，其中，有机硅烷偶联剂溶液质量浓度为8.5%，得到预处理稀土掺杂硅藻土；
（3）将上述得到的预处理稀土掺杂硅藻土放入管式炉中，在惰性气体氖气气氛下，在温度为1425℃下炭化处理1.8小时，得到掺杂改性硅藻土；
（4）将苯胺单体添加到磷酸溶液中，得到苯胺单体酸溶液，将引发剂与掺杂改性硅藻土混合后，再添加到另一份磷酸溶液中，得到引发剂分散液，将苯胺单体酸溶液加热至55℃，保温10min，将引发剂分散液加热至40℃，保温10min，将引发剂分散液缓慢的添加到苯胺单体酸溶液中，反应5小时，反应完毕后，将反应产物进行过滤、洗涤，干燥，即得稀土改性聚苯胺；所述苯胺单体酸溶液与引发剂分散液中磷酸溶液的质量相同，磷酸溶液质量分数均为5%，苯胺单体与引发剂摩尔比为3:1，引发剂与掺杂改性硅藻土质量比为1:10。
进一步的，所述防老剂为防老剂RD。
进一步的，所述促进剂为促进剂NS。
进一步的，所述硫化剂为硫磺。
进一步的，所述引发剂为过硫酸钾。
进一步的，所述稀土为氯化镧。
进一步的，所述硅藻土为纳米硅藻土，粒度为100nm。
对比例1：与实施例1区别仅在于不添加稀土改性聚苯胺。
对比例2：与实施例1区别仅在于将稀土改性聚苯胺替换为未处理的聚苯胺。
对比例3：与实施例1区别仅在于稀土改性聚苯胺制备过程中将预处理稀土掺杂硅藻土替换为未处理的硅藻土。
采用相同工艺将实施例、对比例加工成终炼胶，在150℃下对以上所得终炼胶进行模压硫化制得硫化胶，进行性能检测：
耐磨性：
表1
| 阿克隆磨耗cm<sup>3</sup>/1.61km | |
| 实施例1 | 0.00563 |
| 实施例2 | 0.00581 |
| 实施例3 | 0.00575 |
| 对比例1 | 0.00897 |
| 对比例2 | 0.00902 |
| 对比例3 | 0.00773 |
| 对照组 | 0.01123 |
对照组为天然橡胶；
由表1可以看出本发明制备的汽车轮胎材料具有优异的耐磨性能，本发明通过添加稀土改性聚苯胺能够均匀分散在材料内部，通过与橡胶大分子链相连接，形成稳固的网状结构，协同二硫化钼和碳酸钙的作用，使得轮胎材料表面更加致密化，轮胎表面硬度得到明显的提高，耐磨性增强。
压缩疲劳温升:
表2
| 压缩疲劳温升/℃ | |
| 实施例1 | 26.2 |
| 实施例2 | 26.8 |
| 实施例3 | 26.5 |
| 对比例1 | 32.6 |
| 对比例2 | 30.4 |
| 对比例3 | 28.1 |
检测到实施例1-3的导热系数均值为0.39W/m·K，而对比例1为0.15 W/m·K，对比例2为0.20 W/m·K；
由表2可以看出，本发明制备的汽车轮胎具有更低的压缩疲劳温升，压缩疲劳温升越小轮胎的生热越低，从而能够有效的抑制轮胎胎面温度过快升高，本发明通过添加稀土改性聚苯胺与其它各组分之间的协同作用，能够有效的降低轮胎材料的压缩疲劳温升，从而提高轮胎的使用寿命，稀土改性聚苯胺在橡胶材料中能够均匀分散在材料内部，通过与橡胶大分子链相连接，形成稳固的网状结构，极大的提高了轮胎材料的力学性能，并且，通过稀土改性聚苯胺在轮胎内部形成的连续的散热通道，能够使得轮胎升温速率能够明显的降低，导热系数明显增加，从而有效的保障了轮胎的使用寿命。
Claims (7)
1.一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法，其特征在于，按重量份计由以下成分制成：天然橡胶58-62份、聚丁二烯橡胶25-28份、稀土改性聚苯胺18-21份、碳酸钙6-9份、滑石粉3-5份、二硫化钼2.2-2.5份、防老剂1-2份、癸二酸二辛酯1.4-4.6份、炭黑22-25份、硫化剂3-6份、促进剂2-4份；
所述稀土改性聚苯胺制备方法包括以下步骤：
（1）向硅藻土中添加其质量0.12%的稀土，然后进行研磨1h，得到稀土掺杂硅藻土；
（2）将有机硅烷偶联剂溶液对上述的稀土掺杂硅藻土进行浸渍处理，其中，有机硅烷偶联剂溶液质量浓度为8.5%，得到预处理稀土掺杂硅藻土；
（3）将上述得到的预处理稀土掺杂硅藻土放入管式炉中，在惰性气体氖气气氛下，在温度为1425℃下炭化处理1.8小时，得到掺杂改性硅藻土；
（4）将苯胺单体添加到磷酸溶液中，得到苯胺单体酸溶液，将引发剂与掺杂改性硅藻土混合后，再添加到另一份磷酸溶液中，得到引发剂分散液，将苯胺单体酸溶液加热至55℃，保温10min，将引发剂分散液加热至40℃，保温10min，将引发剂分散液缓慢的添加到苯胺单体酸溶液中，反应5小时，反应完毕后，将反应产物进行过滤、洗涤，干燥，即得稀土改性聚苯胺；所述苯胺单体酸溶液与引发剂分散液中磷酸溶液的质量相同，磷酸溶液质量分数均为5%，苯胺单体与引发剂摩尔比为3:1，引发剂与掺杂改性硅藻土质量比为1:10。
2.如权利要求1所述的一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法，其特征在于，所述防老剂为防老剂RD。
3.如权利要求1所述的一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法，其特征在于，所述促进剂为促进剂NS。
4.如权利要求1所述的一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法，其特征在于，所述硫化剂为硫磺。
5.如权利要求1所述的一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾。
6.如权利要求1所述的一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法，其特征在于，所述稀土为氯化镧。
7.如权利要求1所述的一种低压缩疲劳温升的汽车轮胎材料制备方法，其特征在于，所述硅藻土为纳米硅藻土，粒度为100nm。
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